JPH02173590A

JPH02173590A - 放射線検出器ならびにその製作方法

Info

Publication number: JPH02173590A
Application number: JP1287259A
Authority: JP
Inventors: Rodney A Mattson; ロドニィ　エイ．マトスン
Original assignee: Picker International Inc
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1988-11-23
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1990-07-05
Also published as: EP0378896A2; EP0378896A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ、産業上の利用分野この発明は放射線検出器ならびにその製作方法に関する
。

この発明はコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナと関
連して特に利用されておシ、それに関して説明する。し
かし、この発明はなお、その他の放射線検出装置でも利
用され得ることを理解すべきである。

口、従来の技術第４世代ＣＴスキャナでは、複数のＸ線検出器は走査円
を取囲む環状に固定して取付けられている。Ｘ線管によ
って放射されるＸ線エネルギーは、走査円の対向側に配
置された検出器の区分に衝突するように指向される。Ｘ
＠管が走査円の周囲を回転すると、固定検出器アレーの
照射部分はシフトする。

代表的には、各検出器はＸ線エネルギーを光エネルギー
に変換するシンチレーション結＆を含む。シリコンホト
ダイオードは光エネルギーを電流に変換する。シンチレ
ーション結晶は通常、ホトダイオードの矩形感光面に整
合するようカットされた矩形プリズムとなっている。

通常のホトダイオードはその感光面の対向する両端に接
続したリード線を有する。シンチレーション結晶と感光
面間で曳好な光結合を得るために、シンテレ−７ヨン結
晶はリード線接続までは達していない。すなわち、シン
チレーション結晶は実際に、感光面より小さくなってい
る。このために、入射放射線からシンチレーション結晶
によって遮へいされていない短い長さのホトダイオード
が残される。Ｘ線が露出したホトダイオード表面に衝突
する場合、それは電荷を誘導する傾向があシ、この電荷
はダイオードコレクタ電極に移動し、そしてダイオード
電流に望ましくない成分を与えることになる。

前置増幅器はホトダイオード［流を増幅して、シンチレ
ーション結晶に入射する放射線の強さを表わす電圧信号
を発生する。当然、ＣＴスキ、ヤナの性能は、これらの
成分が入射放射線の強さをいかに忠実に報告するかにか
かる。

この結果を最適化するために、前置増幅器は、その出力
が電子ノイズによってではなく、Ｘ線光子束によって制
限されるように、選択されるべきである。この性能目標
を達成するために、一般に、前置増幅器回路設計は低容
量かつ高抵抗入力を必要とする。ホトダイオードの感光
領域が減少すると、容量は低下し、そして抵抗は増加す
るので、最適前置増幅器性能のためには小さいホトダイ
オードを必要とする。

しかし、その他の設計基準は大きいシンチレーション結
晶、従って広い感光ダイオード面を必要とする。より特
定すれば、第４世代スΦヤナはＸ線スポットの横方向運
動に対して敏感であった。横方向焦点運動は、一般に、
回転する陽極目標の動揺、陽極面の不揃い、あるいはそ
の他同種のものによる。焦点の動揺によって対応的に、
Ｘ′ｌａｇ！出力に周期的揺らぎを生ずる。

これらの周期的揺らぎのためＫ、「ロータリプル」アー
チファクトとして周知の干渉パターンを、ＣＴ画像上に
重畳させる。Ｘ線スポットの横方向動揺のためにＸ線フ
ァンビームに同様す横方向動揺を生じさせる傾向があシ
、ビームを部分的に、Ｘ線検出器のシンチレーション結
晶から７７トさせる。長く伸び良シンチレーション結晶
によって、陽極目標の動揺中でさえ、Ｘ線ビームの全幅
を受容することを可能にし、従って動揺アーチファクト
を低減する。しかし、これまでは、シンチレーション結
晶を伸長することによって、感光ダイオード面を伸長す
るすなわち拡張することが必要であシ、それによってダ
イオードの容量を増加し、そしてその抵抗を減少し、次
いでそのために前置増幅器の性能を低減させていた。従
って、増幅器ノイズ信号の低下とロータリプル信号の低
下との間にトレードオフが存在していた。

ハ９作用本発明の目的は、上述の諸問題を克服する放射線検出器
を提供することである。

本発明の第１の様相によれば、感光面を有するホトダイ
オードと、放射線受容面およびこの放射線受容面にほぼ
平行に配置され、かつ前記感光面に光学的に結合された
第２面を有するシンチレーション結晶とを備え、前記放
射線受容面の面積は前記感光面の面積より大きいことを
特徴とする、コンピュータ断層撮影スキャナ用の放射線
検出器が提供されている。

本発明の第２の様相によれば、前置増幅器特性に従って
ホトダイオードの感光面の大棟を選択する段階と、放射
線検出特性に従って放射線受容面の面積、この放射線受
容面の面積は感光面の面積より大きい、を持つようにシ
ンチレーション結晶をカットする段階と、放射線受容面
と対向するシンチレーション結晶の下縁部を、放射線受
容面に対向するシンチレーション結晶の８２面が感光面
にほぼ調和するようにアンダカツトする段階と、リード
線を感光面の少なくとも１つの縁に隣接する感光面に接
続する段階と、そしてリード線がシンチレーション結晶
のアンダカツトした部分に受容されるように、かつシン
チレーション結晶がリード線と感光面との間の接続にオ
ーバハングするように、前記第２面を前記感光面と光学
的に結合する段階、とから成るコンピュータ断層撮影ス
キャナ用放射線検出器を製作する方法が提供されている
。

二、実施例次に添付の図面に関連して、本発明による５つの放射線
検出器を例として説明する。

第１図では、ＣＴスキャナ１０は患者支持用寝椅子１２
に連携して取付けられている。この寝椅子は撮像しよう
とする患者の部分を検査領域すなわち走査円１４内に選
択的に移動させる。

Ｘ線管１６は回転できるガントリ１８に取付けられて、
走査円の周囲で放射線のファンビームを選択的に回転す
る。複数の放射線検出器２０はガ２　）　１７１８およ
び走査円を取囲む環状に固定して取付けられている。関
連する７アンビーム形成構造を有するＸ＃Ｉ管、ガント
リおよび検出器は、放射線の平坦なファンビームが検出
器に沿って移動して連続する弧すなわち検出器サブセッ
トを照射するように、取付けられている。

特に第２図および第３図について見ると、それぞれの第
１検出器は、基板すなわち取付は板２４によって支持さ
れているホトダイオード２２を含む。複数の電気接続ピ
／２６は基板から延長して、ＣＴスキャナにおける整合
ソケットに差込まれている。リード線２８はホトダイオ
ードを電気接続ピン２６と相互接続する。

ホトダイオードの上表面３０は感光性でちる。

電気リード線２８はそれぞれの端を密接してこの感光面
３０に接続している。シンチレーション結晶３２はホト
ダイオード２２と光学的に結合している。より特定すれ
ば、シンチレータ５ン結晶は上部のすなわち放射線受容
面５４および対向して配置された内側のすなわち第２面
５６を有している。第２面５６は、光学接続樹脂による
ように、ホトダイオードの感光面と光学的に結合してい
る。放射線受容面３４は感光面３０よ）大きい面積にな
っている。より特定すれば、シンチレーション結晶の一
部分は各端でアンダカツトされて、オーバハングする結
晶部分３８を形成している。好ましいことに、オーバハ
ング結晶部分は比較的厚くなってお）、シンチレーショ
ン結晶との結合以上に延長する感光面の縁部を入射放射
線から遮へいする。

シンチレーション結晶のオーバハング部分オよび上表面
は、白色塗料または他の同種のもののような光反射物質
４０によって被覆されている。入射放射線は放射線受容
面３４の光反射コーティングを通υ抜け、そしてシンチ
レーション結晶によって光エネルギーに変換される。光
の１部分はダイオードの感光面に直接伝わシ、光の残）
は７ノテレーシヨン結晶の他の面に向かって移動する。

光反射面は光の残シを結晶内に反射し返す。反射光のあ
るものは結局、ダイオードの感光面に伝わる、すなわち
反射される。

シンチレーション結晶のオーバハンｙｍ分３ｓの下表面
にある角度をつけることによって、オーババンク部分ニ
発生スるシンチレーションからの光のより多くがシンチ
レーション結晶の中心部分に向かって反射されて、光が
衝突する、すなわちなお反射されるようにする機会を増
やす。

検出器を製造するために、ホトダイオードは前置増幅器
の容量性ならびに分路抵抗性入力仕様を満足させるよう
選択されあるいは寸法合わせされる。ホトダイオードと
連絡した前置増幅器は適切な利得帯域幅、周波数応答お
よびノイズ仕様を与えるように設計される。次いで、感
光面の面積のようなダイオード仕様は、必要であれば、
ｌ！Ｉ１１！Ｉｌすることができて、増幅器の動作特性
を改善する。シンデレージョン結晶はＣＴスキャナの長
さおよび幅の仕様に応じてカットされる。結晶は、有限
寸法のＸ線管焦点、Ｘｌ１ｉ管と検出器環との７ライン
メント許容差、および焦点の動揺に関連する半影領域を
含む全放射線ファンビームを形成するに足るような長さ
に合わせられている。検出器の長さもまたホトダイオー
ドより十分長くなるように選択されるので、リード線が
接続しているホトダイオード面の部分をオーパハ／グす
ることができる。結晶の各端の下方部分から材料が除去
されて、リード線を物理的に妨害しないようにする。ア
ンダカツトは斜角（ベベル）、面取り、小矩形切欠き等
であることができる。ダイオード結合面３５は別として
、アンダカツト区域を含む結晶の表面は、白色塗料ある
いは他の反射材料４０によって被覆される。第２結晶面
はリード線間で感光面の能動領域に光学的に接着されて
おシ、そして結晶、ホトダイオードおよび基板は共にエ
ポキシ樹脂で接着されている。

オーバハング部分の反射コーティングは光を結晶の容量
内に反射し返すが、その光はホトダイオードに衝突する
に先立って、少なくとももう一度、反射されねばならな
い。従って、オーバハング部分に衝撃を与える放射線は
出力信号における柔かな応答を発生するであろう。

再び第１図では、各光検出器に関連する増幅器からの出
力信号はサンプリング手段５０によってサンプルされる
。バックアメモリ５２は、画像再構成手段５４による画
像再構成に先立って一時的にサンプルデータを格納する
ことができる。画像メモリ５６は再構成した画像を蓄積
するが、この画像はビデオモニタ５８に表示され、さら
に処理されることを条件としてメモリまたはテープに蓄
積されること等ができる。

第４図では、説明しようとする第２検出器において、シ
ンチレーション結晶３２はやｕｂ、ダイオード２２の感
光面より大きくなっている。

しかし、結晶をカットするのではなく、感光面５０と結
晶の第２面３６との間に光パイプおるいはガイド６０が
連結されている。光ガイドは感光面に垂直に、結晶の下
側面がリード線をクリヤすることのできる距離の間、延
長する。オーバハング部分３８もまた、光反射材料４０
によって被覆されている。光ガイドの周辺の外側面もま
た、光反射材料によって被覆されている。

あるいはまた、光ガイドは、上方のシンチレーション結
晶を通シ抜ける放射線を光に変換するシンチレーション
結晶であることができる。

第３図で示される第３検出器において、シンチレーショ
ン結晶３２はやはシダイオードの感光面３０より大きく
なっている。光透過材料のテーバ部分６２は結晶の下側
面と同じ上側断面を有し、そして感光面と同じ下側断面
を有している。光透過材料は光ガイドあるいはシンチレ
ーション結晶の追加部分となって、検出器のＸ線捕獲容
量を増加することができる。下側シンｆ　Ｌ／　−’／
　Ｂ　７　結晶ハ上側シ／チレーション結晶と同じ結晶
物質であってもよいし、あるいは、例えばより大きいＸ
線阻止能を有するシンチレータのような別のシンチレー
タ、別のスペクトルの光を発生するもの等、であること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による３つの検出器を利用するのに適
し九〇Ｔスキャナの略図、第２図は第１の検出器の側面図、第３図は第２図の検出器の平面図、第４図は第２の検出器の一部の側面図、および第３図は第３の検出器の一部の側面図である。図中、２０は放射線検出器、２２はホトダイオード、２
４は基板、２６は電気的接点ビン、２８はリード線、３
２はシンチレーション結晶、３８はオーバハング部分、
４０は光反射コーティング、５０はサンプリング装置、
５２はバックアメモリ、５４は画像再構成装置、５６は
画像メモリ、５８はビデオモニタ、および６０は光パイ
プをそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）感光面（３０）を有するホトダイオード（２２）
と、放射線受容面（３４）およびこの放射線受容面（３
４）にほぼ平行に配置され、かつ前記感光面（３０）に
光学的に結合した第２面（３６）を有するシンチレーシ
ヨン結晶（３２）とを備えるコンピュータ断層撮影スキ
ャナのための放射線検出器において、前記放射線受容面
（３４）の面積は前記感光面（３０）の面積より大きい
ことを特徴とする前記放射線検出器。
（２）請求項（１）記載の検出器において、前記感光面
（３０）は第１の長さと第１の幅を有し、前記第２面（
３６）は第２の長さと第２の幅を有し、そして前記放射
線受容面（３４）は第３の長さ（ｌ）と第３の幅（ｗ）
を有し、この第３の長さ（ｌ）は第１の長さより長いこ
とを特徴とする前記放射線検出器。
（３）請求項（２）記載の検出器であつてなお、前記感
光面（３０）の１端に隣接して前記感光面（３０）と接
続したリード線（２８）を有し、そして第３の長さ（ｌ
）は十分な距離だけ第１の長さより長いので、シンチレ
ーシヨン結晶（３２）の１部分（３８）は前記リード線
（２８）の前記感光面（３０）との接続にオーバハング
していることを特徴とする前記放射線検出器。
（４）請求項（１）、請求項（２）あるいは請求項（３
）記載の検出器であつてなお、前記第２面を前記感光面
（３０）と相互接続する光パイプ（６０）を含んでいる
ことを特徴とする前記放射線検出器。
（５）請求項（３）記載の検出器においてシンチレーシ
ヨン結晶（３２）は、第２の長さが第１の長さより少な
くともリード線（２８）の前記感光面（３０）との接続
の長さだけ短かくなるようなカットアウト部分を有して
おり、それによつて結晶（３２）の１部分（３８）はリ
ード線（２８）の前記感光面（３０）との接続にオーバ
ハングし、かつそれを遮へいしていることを特徴とする
前記放射線検出器。
（６）請求項（３）あるいは請求項（５）記載の検出器
において、前記感光面（３０）に隣接する前記オーバハ
ング部分（３８）の表面は光反射コーティング（４０）
を有していることを特徴とする前記放射線検出器。
（７）請求項（１）あるいは請求項（２）記載の検出器
において、シンチレーシヨン結晶（３２）は、ホトダイ
オード（２２）の少なくとも１つの縁部に接続したリー
ド線（２８）にオーバハングしており、前記部分（３８
）の表面は光反射コーティング（４０）を有しているこ
とを特徴とする前記放射線検出器。
（８）請求項（１）記載の検出器において、リード線（
２８）は前記感光面（３０）の少なくとも１端に隣接し
て接続しており、そして前記第２面（３６）はリード線
（２８）の接続から離れた前記感光面（３０）の区域と
のみ接続して、シンチレーシヨン結晶（３２）とリード
線（２８）間の機械的妨害を抑止することを特徴とする
前記放射線検出器。
（９）請求項（８）記載の検出器において、シンチレー
シヨン結晶（３２）はリード線（２８）にオーバハング
し、そしてそこから変位している部分（３８）を有して
いることを特徴とする前記放射線検出器。
（１０）請求項（９）記載の検出器であつてなお、オー
バハング部分（３８）の少なくとも下表面において光反
射材料のコーティングを有していることを特徴とする前
記放射線検出器。
（１１）請求項（８）記載の検出器であつてなお、前記
第２面（３６）と前記感光面（３０）間に延長する光パ
イプ部（６０）を含んでおり、この光パイプ部（６０）
はシンチレーシヨン結晶（３２）の部分（３８）がリー
ド線（２８）から変位され、かつそれにオーバハングす
るよう構成されていることを特徴とする前記放射線検出
器。
（１２）請求項（１１）記載の検出器であつてなお、オ
ーバハング部分（３８）の少なくとも下表面において光
反射材料のコーティング（４０）を有していることを特
徴とする前記放射線検出器。
（１３）請求項（８）記載の検出器において、シンチレ
ーシヨン結晶（３２）は前記感光面（３０）の寸法より
十分大きい寸法（ｌ）を有しているので、リード線（２
８）接続の周囲の前記感光面（３０）の区域は結晶（３
２）によつて放射線の直接受光から遮へいされているこ
とを特徴とする前記放射線検出器。
（１４）医用診断スキャナであつて、検査領域（１４）
を横断して放射線を投射する放射線源（１６）と、放射
線源（１６）から検査領域（１４）を横断して配置され
てそこからの放射線を受容する、前述の請求項のいずれ
か１項記載の複数の放射線検出器（２０）とを備えてい
ることを特徴とする前記医用診断スキャナ。
（１５）コンピュータ断層撮影スキャナのための放射線
検出器を製作する方法であつて、前置増幅器特性に従つ
てホトダイオード（２２）の感光面（３０）の面積を選
択する段階と、放射線検出特性に従つて放射線受容面（
３４）の面積、この放射線受容面（３４）の面積は感光
面（３０）の面積より大きい、を有するようシンチレー
シヨン結晶（３２）をカットする段階と、放射線受容面
（３４）に対向するシンチレーシヨン結晶（３２）の下
縁部を、放射線受容面（３４）に対向するシンチレーシ
ヨン結晶（３２）の第２面（３６）が感光面（３０）と
ほぼ一致するようにアンダカツトする段階と、リード線
（２８）を感光面（３０）の少なくとも１つの縁部に隣
接する感光面（３０）に接続する段階と、およびリード
線（２８）がシンチレーシヨン結晶（３２）のアンダカ
ツト領域に受入れられ、そしてシンチレーシヨン結晶（
２２）がリード線（２８）と感光面（３０）間の接続に
オーバハングするように、前記第２面（３６）を前記感
光面（３０）と光学的に結合する段階、とから成ること
を特徴とする前記放射線検出器製作方法。
（１６）請求項時記載の方法であつてなお、シンチレー
シヨン結晶（３２）の少なくともオーバハング部分（３
８）を光反射材料（４０）でコーティングする段階を含
んでいることを特徴とする前記放射線検出器製作方法。